JPS5950073B2 - 電子楽器のキ−イングシステム - Google Patents

電子楽器のキ−イングシステム

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JPS5950073B2
JPS5950073B2 JP52056137A JP5613777A JPS5950073B2 JP S5950073 B2 JPS5950073 B2 JP S5950073B2 JP 52056137 A JP52056137 A JP 52056137A JP 5613777 A JP5613777 A JP 5613777A JP S5950073 B2 JPS5950073 B2 JP S5950073B2
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10HELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H1/00Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/02Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos
    • G10H1/06Circuits for establishing the harmonic content of tones, or other arrangements for changing the tone colour
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    • G10H1/053Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only
    • G10H1/057Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only by envelope-forming circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
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  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子楽器、特にそのキーインタシステムに
関し、電子楽器の音色の改善とキーインタシステムの簡
略化を目的とするものである。
一般に、電子楽器は、電子的に発生させた音源信号を、
鍵盤操作によつて開閉または振幅制御し、鍵盤に対応し
た周波数と倍音スペクトラムを有する楽音波形に処理す
るものであるが、従来は、その音色が単調で泊然さに欠
けていた。電子楽器の音色をきめる要素は、主として次
のようなものである。1 倍音の含まれ方 2 基音、倍音のレベルの時間的変化(以下、エンベロ
ープという)3 雑音、歪、ダイナミックレンジ □ その他、音場的効果 特に、1の倍音の含まれ方は重要であり、多くの倍音が
含まれている程、多彩で厚みのある音色が得られる。
フ シンセシス型オルガン(正弦波合成方式ともいう)
は、1/2倍音〜8倍音までの9列の音を重ねられる。
3/2倍、3倍、6倍音は平均率の5度関係の音階音、
5倍音は3度関係の音階音から使用して近似倍音として
用いている。
7 シンセシス型オルガンに対して、ブライトウェーブ
型オルガン(フオルマント方式)では、音源信号として
鋸波やパルス波等の倍音を豊富に含む波形を用いて、フ
ィルター等により倍音の含まれ方を増減して、所望の音
色を得るが、倍音が箒音フと完全な整数比関係にあるた
め、シンセシス型オルガンとは異質の音色である。
この発明の第1の目的は、シンセシス型オルガンに必要
な多系列の倍音調整器(以下、ドローバーという)によ
り音色可変が自在にできるキーイーングシステムを安価
に提供することである。
また、この発明の第2の目的は、音色を決定する要素の
基音と倍音レベルの時間的変化を自然楽器のような複雑
な変化が得られるキーインクシステムを提供することで
ある。従来の電子楽器すなわち電子オルガンは、前述し
たシンセシス型オルガンとブライトウエーブ型オルガン
の中間的性格のもので、倍音系列は、電子オルガンの値
段により、高級なものは多く、普及品では少ないもので
あつた。
倍音系列を多くするためには、開閉回路(キーインク回
路)群が増設され、部品点数が多くなるため、信頼性を
維持するための技術的な問題もあつた。
最近では大規模集積回路(LSI)技術が導入実用化さ
れているが、精度、量産効果等に問題が残されている。
従来の基本的な開閉回路は、1ゲートあたりトランジス
タ、ダイオード、抵抗、コンデンサ等約10点のデイス
クリート部品で構成されている。
たとえば、鍵数49、ドローバー数9の場合は、必要な
ゲート回路は、49×9 =441回路、部品点数は約
4400点と、これに倍音ごとに正弦波に近づけるため
のフイルタが、オクターブごとにまとめたとして、9×
4 =36系列、これらを結合するための配線も膨大な
ものとなつていた。また、倍音ごとにエンベロープを変
えるためには、エンベロープの異なる倍音系列を専用の
ゲート回路に別に設けるか、またはエンベロープ回路を
通常のものとたとえばアタツクエンベロープ(微分型)
成形回路に多連スイツチ等で切換える必要があつた。
また、演奏操作面からも、機種ごとに倍音系列が異なつ
ていたため、所望の音色のセツテイングに熟練を必要と
し、普及性に欠ける欠点があつた。
この発明の電子栗器のキーインクシステムは、あるキー
の倍音が、他のキーの基音か倍音と共有関係にあること
に着目し、オルガンシステムに必要なだけの音源数に対
応した音源ゲート回路を備え、音源ゲート回路の制御信
号として、キーエンベロープとドローバー制御電圧の加
算回路をマトリツクス状に構成したものである。
以下、この発明を図面に従つて詳細に説明す・る。
第1図はオルガンシステムに必要な音源数とキー(鍵)
と倍音の組合わせによる共有する音源を例示したもので
あり、左縦方向は鍵盤数によつて音域が異なることを示
す。
普通、C3〜qまでの49鍵が多く用いられている。鍵
名の添数字は、基音の音名のそれに合わせてある。C,
の音源周波数は、標準ピツチで32.703Hz(A4
=440.0Hzとしたとき)であり、C。はC,の2
倍、C。はC,の4倍、以下同様にCNはC1×2N−
゛の関係の周波数である。また、C#、D、・・・・・
・Bなどは、平均率ピツチとして一般に知られた音階名
である。第1図の右上の枠で囲んだ部分Xは、音源数を
節約するため1オクターブ低い音源で兼用できるもので
ある。
q以上は8000Hz以上であるから、聴感的に音程感
が感じに<いため、実用上問題ないものである。キーと
倍音から縦横に検索すると、必要な音源名が示される。
たとえば、qキーと1/2倍音はC6音源となり、C。
キーと1倍音(基音)はC。音源となり、F。キーと3
/2倍音はC6音源となり、以下同様に、キーと倍音と
の組合せで決まる○で囲んだ同一のC。音源は、後述す
る同一のq音源ゲートを制御するために後述するC。音
源用ゲートミキシング回路に集められる。他のそれぞれ
のキーと倍音との組合せで決まる音源についても同様で
ある。49鍵のものでは、q音源はqキーと1/2倍音
との組合せのみで1組しか用いられていないが、前記の
C。
音源は9組となる。したがつて、49鍵で使われる音源
数はC2〜qまでの85音源である。また、3/2倍音
、3倍音、5倍音、6倍音は、他の平均率音を借用する
ため、完全な倍音比率と僅かなセントエラーをもつてい
る。
第2図は、この発明の電子楽器のキーインクシステムの
概略構成を示すプロツク図であり、各ドローバ一DB,
〜DB,で得られた制御電圧は別々にドローバーバツフ
アB,〜B,を通じ、加算回路マトリツクスMATへ与
えられる。
一方、鍵盤のキースイツチK,,K。
,・・・・・・K。,からの直流電圧は、キーごとにキ
ーエンベロープ回路KE,,KE。,・・・・・・KE
。,によつて、その立上りおよび立下り時間等が成形さ
れ、前記加算回路マトリツクスMATを構成するある1
つの加算回路ADD(7)VK端子に導かれ、さらに上
記ドローバーバツフアB,〜B,の出力は加算回路のV
D端子に導かれて、両電圧が抵抗RD,RKで構成され
た加算回路で加えられ、信号の廻り込みを防止するため
のダイオードDを通じてV6端子に得られた出力は、ゲ
ートミキシング回路GMIXで同じ音源ごとに集められ
て、音源ゲート回路SGに与えられる。音源ゲート回路
SGの出力は、音域の近いオクターブ別にオクターブミ
キサ0MIXでミキシングされ、出力端子01〜0Nに
出力される。85音源の場合は出力端子0Nは07とな
る。
上記抵抗R。
,RKおよびダイオードDで構成された加算回路ADD
は、キーの数とドローバ一の数とを掛けた、すなわち、
49×9=441回路あり、そのそれぞれのVK端子と
D端子が、前記キーエンベロープ回路KEl〜KE4,
と前記ドローバーバツフアB1〜B,とに、第1図に示
すような同じ音源を検索し得るようにマトリツクス状に
接続されて、加算回路マトリツクスMATが構成されて
いる。ドローバ一DBl〜DB,の共通ラインに加わる
電圧1″とャは、複数のドローバ一を順次引き出すに従
つて電圧が加算され、ドローバ一電圧補正回路DBCを
制御し、電圧VL″が高くなるようにし、前記中間電圧
VMも、抵抗R3,R4の分割比率分に従つて高くなる
ため、前記ドローバ一に加わる電圧幅が小さくなる。
したがつて、複数のドローバ一によつて音色を変化させ
ても、音源ゲート出力振幅をほぼ一定にすることができ
る。第3図は、第2図の回路において特定の音源ゲート
回路(図ではC6音源)を抜き出し、さらにその周辺回
路を示したものである。
Q音源をゲートする組合せの1つは、C4キーと4倍音
ドローバ一DB4であることは第1図からも明らかであ
る。C4キーKC4が閉成されると、キーエンベロープ
回路KEc4によつて、抵抗R3とR4とで電圧VHを
分割して得た中間電圧VMからVHまでの変化電圧oが
加算回路ADDを構成する一方の抵抗RKに加えられる
。また、4倍音ドローバ一DB4によつて電圧VLから
中間電圧VMまで調整される電圧は、ドローバーバツフ
アB4を通して、電圧V。として加算回路ADDを構成
する他方の抵抗RDに加えられる。これらの電圧が加算
された電圧V6は、上記抵抗RK,ROの接続点から信
号の廻り込み防止用のダイオードDを通して前記ゲート
ミキシング回路GMIXを構成するトランジスタTrl
のエミツタに加えられ、加算電圧V6に比例した電圧V
。は、トランジスタTrlのコレクタ抵抗Rcの一端に
とり出される。この電圧V。は前記音源ゲート回路SG
を構成するトランジスタTr2のベースに加えられ、そ
のエミツタには抵抗REと逆耐防止用のダイオードD″
を通して分周器FD3の出力端子に流れ込む。この分周
器出力のオン・オフレベルは、前記電圧。にくらべて大
きいことが必要である。分周器群FDは、最高オクター
ブ信号源より与えられたC,音源を、分周器FDl〜F
D5によつて、1/2ずつ逓降させ、オルガンシステム
に必要なC系列の音源信号を得て、各分周器出力は、そ
れぞれの音源に対応する音源ゲート回路SGを構成する
トランジスタ(図示しないが、前記トランジスタTr2
のようなトランジスタ)に前記同様に接続される。
前記電圧V。
が接地(GND)電位と同じとき、すなわち、前記トラ
ンジスタTrlがオフのときは、音源ゲート用のトラン
ジスタTr2のコレクタには信号は現われない。電圧V
。が正の電位になると、その電位の大きさに比例した振
幅の音源出力が出力端子0C6に得られる。第4図は、
キーエンベロープ電圧Kが時間的に変化して、図のVK
,なる波形として与えられたとき、音源ゲート出力がド
ローバ一電圧VDによつて制御される動作を示すもので
ある。
前記したように、加算電圧V6は、ドローバ一の調節最
大のときはV6lとなり、中間ではV62、最小ではV
63の範囲で変化し、中間電圧9との差となり、加算電
圧V6がより低い部分はゲートミキシング回路GMIX
の出力電圧V。は現われず、したがつて、音源ゲート回
路SGの音源ゲートも開かないから(前記トランジスタ
Tr2がオンとならない)、音源ゲート出力は、同図右
のハツチング部分だけとなる。すなわち、ドローバ一の
調節最大のときは、キーエンベロープ電圧VKtと相似
な出力0UT1が、ドローバ一の調節中間では時間が遅
れて発音される出力0UT2が現われ、ドローバ一の調
節最小では出力は現われない。第5図は、キーエンベロ
ープ電圧VKとドローバ一電圧。
とが、抵抗RK,RDによつて加算されることを説明す
る図で、上記電圧VKは、抵抗R3,R4で分割された
中間電圧VMから電圧VHまでの間で変化し、上記電圧
。は電圧1から中間電圧9まで変化する電圧である。説
明を簡単にするため、RK= RD=Rc、R3=R,
、VL=Oとすると、VH=2VMとなるので、加算電
圧VGは、VK=2VM、VD=VMとすると、VG=
暉膿=1.5VMとなり、ゲートミキシング用のトラン
ジスタTr,のベースがVMに固定されているため、V
Gとの差のW−.分だけのエミツ2R夕電流が流れ込む
ことになる。
したがつて、−「の比率をVGに乗じた電圧が出力V。
としてとり出せる。なお、説明の便宜上、ダイオード、
トランジスタのスレシヨルド電圧は無視している。第6
図は音名ごとにまとめられた音源ゲート回路の配列を示
したものである。たとえば、C系列音源ゲート回路には
、C系列キースイツチとF系列キースイツチとG#系列
キースイツチが関係し、それぞれ5度関係、3度関係の
倍音との間で加算回路を構成する。C系列の隣にF、G
系列が配置してあるため、キー信号が交叉しないので配
.線が簡略化できる。出力線は1オクターブごとにミキ
シングされて出力端子0,〜0,に出力される。1つの
音名系列(たとえばC系列)で音源ゲートされる音源系
列はC系列(分周器を含む)のみであるから、位相同期
の必要がない。
この発明は、上述のように、すなわち、音階順に並ぶキ
ー(鍵盤)によつて発音される基音とその倍音列のそれ
ぞれの量を調整する、ドローバ一、ドローバー電圧補正
回路、ドローバーバツフアなどよりなる制御電圧発生手
段と、前記キーに.よるキースイツチの開閉に応じて所
望の時間変化を与えるキーエンベロープ回路によるキー
エンベロープ電圧発生手段と、前記制御電圧発生手段よ
り得られる制御電圧と前記キーエンベロープ電圧発生手
段より得られるキーエンベロープ電圧とを.マトリツク
ス状に加算する加算回路マトリツクスと、それぞれのド
ローバ一とそれぞれのキーの操作によつて同一音源ゲー
トを制御すべき全ての上記加算回路マトリツクスを構成
する加算回路の出力を、それぞれバツフア作用を行なう
ダイオード・のような素子を介して、トランジスタのよ
うなゲートミキシング用素子に加え、基準電圧の差電圧
をゲートミキシング用素子の出力端に取り出すようにし
たゲートミキシング回路と、このゲートミキシング回路
の出力から得られる上記差電圧に比例した振幅の音源信
号をとり出す音源ゲート回路とよりなる電子楽器のキー
インクシステムを提供したので、従来例に比べて、少な
い部品点数で倍音合成方式キーインクシステムが達成で
き、キーエンベロープが一定でもドローバ一の調整位置
により、立上り、減衰、持続時間が微秒に変えられ、自
然楽器に近い音が得られ、ドローバ一による倍音調節が
直流電圧で制御できるため、雑音、歪などの影響がな<
、また、倍音調節が直流電圧で制御できるため、音色の
プリセツトが容易である。
また、音源キーインクが音名別に分割できるので、3度
、5度音の取扱いが容易である。
これに対し、従来は、それぞれの分周器をもたなければ
ならず、位相同期の必要があつた。また、この発明は、
その電気回路が集積回路化に適する。
【図面の簡単な説明】
第1図はオルガンンステムに必要な音源数とキーと倍音
の組わせによる共有する音源を例示したもので、第2図
はこの発明の電子楽器のキーインクシステムの概略構成
を示すプロツク図、第3図は第2図の回路において特定
の音源ゲート回路を抜き出しさらにその周辺回路を示し
′たもので、第4図は時間的に変化するキーエンベロー
プ電圧とドローバー電圧とによつて音源ゲート出力が制
御される動作を示すもので、第5図はキーエンベカープ
電圧とドローバー電圧とが加算される加算回路を抜き出
して示したもので、第6図は音名ごとにまとめられた音
源ゲート回路の配列を示したものである。 K,〜K。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 音階順に並設されたキーによつて発音されるべき基
    音とその倍音列のそれぞれの量を調整する制御電圧発生
    手段と、前記キーによるキースイッチの開閉に応じて所
    望の時間変化を与えるキーエンベロープ電圧発生手段と
    、前記制御電圧発生手段より得られる制御電圧と前記キ
    ーエンベロープ電圧発生手段より得られるキーエンベロ
    ープ電圧とをマトリックス状に加算する加算回路マトリ
    ックスと、それぞれのドローバーとそれぞれのキーの操
    作によつて同一音源ゲートを制御する全ての、上記加算
    回路マトリックスを構成する加算回路の出力を、それぞ
    れバッファ作用を行なう素子を介してゲートミキシング
    用素子に加えて基準電圧との差電圧をゲートミキシング
    用素子の出力端に取り出すようにしたゲートミキシング
    用回路と、このゲートミキシング用回路の出力から得ら
    れる上記差電圧に比例した振幅の音源信号をとり出す音
    源ゲート回路とよりなる電子楽器のキーインタシステム
JP52056137A 1977-05-16 1977-05-16 電子楽器のキ−イングシステム Expired JPS5950073B2 (ja)

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